O Primeira lei de newton, também conhecido como o lei da inércia, Foi proposto pela primeira vez por Isaac Newton, um físico, matemático, filósofo, teólogo, inventor e alquimista inglês. Esta lei estabelece o seguinte: “Se um objeto não está sujeito a nenhuma força, ou se as forças que atuam sobre ele se cancelam, ele continuará a se mover com velocidade constante em linha reta. "
Nesta declaração, a palavra-chave é continua. Se as premissas da lei forem cumpridas, o objeto continuará com seu movimento como antes. A menos que uma força desequilibrada apareça e mude o estado de movimento.
Isso significa que se o objeto estiver em repouso, ele continuará a descansar, exceto se uma força o tirar desse estado. Isso também significa que se um objeto estiver se movendo com uma velocidade fixa em uma direção reta, ele continuará a se mover dessa maneira. Ele só mudará quando algum agente externo exercer uma força sobre ele e mudar sua velocidade..
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Isaac Newton nasceu em Woolsthorpe Manor (Reino Unido) em 4 de janeiro de 1643 e morreu em Londres em 1727.
A data exata em que Sir Isaac Newton descobriu suas três leis da dinâmica, incluindo a primeira lei, não é conhecida com certeza. Mas sabe-se que foi muito antes da publicação do famoso livro Princípios matemáticos da filosofia natural, 5 de julho de 1687.
O dicionário da Real Academia Espanhola define a palavra inércia da seguinte forma:
"Propriedade dos corpos em manter seu estado de repouso ou movimento, se não pela ação de uma força".
Este termo também é usado para afirmar que qualquer situação permanece inalterada porque nenhum esforço foi feito para alcançá-la, portanto, às vezes a palavra inércia tem uma conotação de rotina ou preguiça..
Antes de Newton, as idéias predominantes eram as do grande filósofo grego Aristóteles, que afirmava que, para um objeto se manter em movimento, uma força deve agir sobre ele. Quando a força cessa, o movimento também cessa. Não é assim, mas até hoje muitos pensam assim.
Galileo Galilei, um brilhante astrônomo e físico italiano que viveu entre 1564 e 1642, experimentou e analisou o movimento dos corpos.
Uma das observações de Galileu foi que um corpo que desliza sobre uma superfície lisa e polida com certo impulso inicial, demora mais para parar e tem maior deslocamento em linha reta, pois o atrito entre o corpo e a superfície é menor.
É evidente que Galileu lidou com a ideia de inércia, mas não chegou a formular uma afirmação tão precisa como Newton.
A seguir, propomos alguns experimentos simples, que o leitor pode realizar e corroborar os resultados. As observações também serão analisadas à luz da visão aristotélica do movimento e da visão newtoniana..
Uma caixa é lançada ao chão e, em seguida, a força motriz é suspensa. Observamos que a caixa percorre um caminho curto até parar.
Vamos interpretar o experimento anterior e seu resultado, no quadro das teorias anteriores a Newton e, em seguida, de acordo com a primeira lei..
Na visão aristotélica a explicação era muito clara: a caixa parava porque a força que a movia estava suspensa.
Na visão newtoniana, a caixa no piso / solo não pode continuar se movendo com a velocidade que tinha no momento em que a força foi suspensa, pois entre o piso e a caixa existe uma força desequilibrada, o que faz com que a velocidade diminua até o a caixa pára. É sobre a força de atrito.
Neste experimento as premissas da primeira lei de Newton não são cumpridas, então a caixa parou.
Novamente é a caixa no chão / chão. Nesta oportunidade, a força na caixa é mantida, de forma que ela compense ou equilibre a força de atrito. Isso acontece quando fazemos com que a caixa siga com velocidade constante e em uma direção reta.
Este experimento não contradiz a visão aristotélica do movimento: a caixa se move com velocidade constante porque uma força é exercida sobre ela.
Também não contradiz a abordagem de Newton, uma vez que todas as forças que atuam na caixa estão equilibradas. Vamos ver:
Também na direção vertical as forças são equilibradas, pois o peso da caixa, que é uma força que aponta verticalmente para baixo, é justamente compensado pela força de contato (ou normal) que o solo exerce sobre a caixa verticalmente para cima..
Aliás, o peso da caixa se deve à atração gravitacional da Terra.
Continuamos com a caixa apoiada no chão. Na direção vertical as forças são equilibradas, ou seja, a força vertical líquida é zero. Certamente seria muito surpreendente se a caixa se movesse para cima. Mas na direção horizontal, há força de atrito.
Agora, para que a premissa da primeira lei de Newton seja cumprida, precisamos reduzir o atrito à sua expressão mínima. Podemos conseguir isso de uma forma bastante aproximada se procurarmos uma superfície muito lisa para a qual borrifamos óleo de silicone.
Como o óleo de silicone reduz o atrito a quase zero, quando esta caixa é jogada horizontalmente, ela manterá sua velocidade e direção por um longo trecho.
É o mesmo fenômeno que ocorre com um patinador em uma pista de gelo, ou com o disco de hóquei no gelo, quando são impulsionados e soltos por conta própria..
Nas situações descritas, em que o atrito é reduzido quase a zero, a força resultante é praticamente zero e o objeto mantém sua velocidade, conforme a primeira lei de Newton..
Na visão aristotélica, isso não poderia acontecer, porque, de acordo com essa teoria ingênua, o movimento só ocorre quando há uma força resultante no objeto em movimento..
Massa é uma quantidade física que indica a quantidade de matéria que um corpo ou objeto contém.
A massa, então, é uma propriedade intrínseca da matéria. Mas a matéria é composta de átomos, que têm massa. A massa do átomo está concentrada no núcleo. São os prótons e nêutrons do núcleo que praticamente definem a massa do átomo e da matéria..
A massa é geralmente medida em quilogramas (kg), é a unidade básica do Sistema Internacional de Unidades (SI).
O protótipo ou referência de kg é um cilindro de platina e irídio mantido no Escritório Internacional de Pesos e Medidas de Sèvres na França, embora em 2018 estivesse vinculado à constante de Planck e a nova definição entre em vigor a partir de 20 de maio, 2019.
Bem, acontece que a inércia e a massa estão relacionadas. Quanto maior a massa, maior a inércia de um objeto. É muito mais difícil ou caro em termos de energia alterar o estado de movimento de um objeto mais massivo do que menos massivo..
Por exemplo, é preciso muito mais força e muito mais trabalho para levantar uma caixa de uma tonelada (1000 kg) do repouso do que uma caixa de um quilograma (1 kg). É por isso que se costuma dizer que o primeiro tem mais inércia do que o segundo.
Devido à relação entre inércia e massa, Newton percebeu que a velocidade por si só não é representativa do estado de movimento. É por isso que ele definiu uma quantidade conhecida como impulso ou impulso que é denotado pela letra p y é o produto da massa m para velocidade v:
p = m v
O negrito no p E no v indicam que são grandezas físicas vetoriais, ou seja, são grandezas com magnitude, direção e sentido.
Em vez da missa m é uma quantidade escalar, à qual é atribuído um número que pode ser maior ou igual a zero, mas nunca negativo. Até agora, nenhum objeto de massa negativa foi encontrado no universo conhecido..
Newton levou sua imaginação e abstração ao extremo, definindo a chamada partícula livre. Uma partícula é um ponto material. Ou seja, é como um ponto matemático, mas com massa:
Uma partícula livre é aquela partícula que está tão isolada, tão longe de outro objeto no universo que nada pode exercer qualquer interação ou força sobre ela.
Mais tarde, Newton passou a definir os sistemas de referência inerciais, que serão aqueles aos quais suas três leis do movimento se aplicam. Aqui estão as definições de acordo com esses conceitos:
Qualquer sistema de coordenadas ligado a uma partícula livre, ou que se mova a uma velocidade constante em relação à partícula livre, será um sistema de referência inercial.
Se uma partícula está livre, então ela tem momento constante em relação a um referencial inercial.
Um disco de hóquei de 160 gramas vai para a pista de gelo a 3 km / h. Encontre o seu impulso.
A massa do disco em quilogramas é: m = 0,160 kg.
Velocidade em metros por segundo: v = (3 / 3,6) m / s = 0,8333 m / s
A quantidade de movimento ou momento p é calculado da seguinte forma: p = m * v = 0,1333 kg * m / s,
O atrito no disco anterior é considerado nulo, então o momento é preservado, desde que nada altere o curso reto do disco. Porém, sabe-se que duas forças atuam sobre o disco: o peso do disco e o contato ou força normal que o piso exerce sobre ele..
Calcule o valor da força normal em newtons e sua direção.
Como o momentum é conservado, a força resultante no disco de hóquei deve ser zero. O peso aponta verticalmente para baixo e é válido: P = m * g = 0,16 kg * 9,81 m / s²
A força normal deve necessariamente contrabalançar o peso, por isso deve apontar verticalmente para cima e sua magnitude será 1,57 N.
Exemplos da lei de Newton na vida real.
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